CN214381497U - 一种可任意串并的数字led模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可任意串并的数字LED模块，包括：控制电路以及多个LED芯片，控制电路包括：稳压保护电路；数据隔离提取电路、数据整形电路、串行解码电路、基准频率产生电路、基准电压电路、PWM控制电路、输出驱动电路、以及用于控制LED芯片的开关管，所述的LED芯片与对应的开关管采用并联连接；开关管的源极与供电电源正极相连，开关管的漏极与一恒流源连接，开关管的栅极与输出驱动电路连接，通过接受输出驱动电路的PWM的占空比控制开关管的导通时间，控制LED芯片自身的导通以及灰度数值。本实用型电路开关管与LED芯片之间采用并联，可保证流过该电路中电流保持恒定。另外，整个数字LED模块可以串联或并联多组该电路组成的像素点，根据串联该电路的数量，供电电压可以做到更高。

Description

一种可任意串并的数字LED模块

技术领域

本实用新型涉及电源载波通信控制LED控制技术领域，特质一种可任意串并的数字LED模块。

背景技术

如图1所示，现有技术中采用的LED模块具有四个引脚，分别为：供电电路正极VCC、供电电路负极GND(即接地)、信号输入端DI、信号输出端DO。其中正极VCC与负极GND接入外部供电电压，用于控制LED开关及亮度的串行控制信息有信号输入端DI输入，并由信号输出端DO输出，进入下一个LED模块中。所述的LED模块包括：串行解码电路01、数据整形电路02、基准电压电路03、基准频率产生电路04、PWM控制电路05、输出驱动电路06、恒流源、以及开关管Qa、Qb、Qc，以及与对应开关管串联的LED芯片LEDa、LEDb、LEDc。当开关管导通时，与之对应的LED芯片处于导通状态，当开关管接收不同占空比信号时，LED芯片出现不同的灰度，同时整个电路中电流会随着灰度的变化而变化。同时由于电源与信号共地，使得该技术只能实现并联应用，且由于产品应用电压较低，当并联多个由控制电路组成的LED模块产品，线路上产生的压降较大，不利于远距离传输。

针对上述问题，本发明人提供以下技术方案。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服现有技术存在的不足，提供一种可任意串并的数字LED模块。

为解决上述技术问题，本实用新型中双线输入输出的LED驱动电路采用了如下技术方案：一种可任意串并的数字LED模块，包括：控制电路以及多个LED芯片，所述的控制电路包括：位于供电电路正负电极之间的稳压保护电路；用于传输串行通信信号的数据隔离提取电路、数据整形电路、串行解码电路、基准频率产生电路、基准电压电路、PWM控制电路、输出驱动电路、以及通过开关管控制的LED芯片，所述的LED芯片与对应的开关管采用并联连接，即所述的LED芯片的正极与供电电路正相连，LED芯片的负极与开关管的漏极相连；开关管的源极与供电电路正极相连，开关管的漏极与一恒流源连接，开关管的栅极与输出驱动电路连接，通过接受输出驱动电路的PWM的占空比控制开关管的导通时间，控制LED芯片自身的导通以及灰度数值。

进一步而言，上述技术方案中，所述的LED芯片具有三个，分别为RGB三色LED，每个LED芯片对应与一个开关管并联。

进一步而言，上述技术方案中，所述的控制电路与RGB三色LED芯片集成封装于一个模块中，形成所述的LED灯模块。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多数个LED模块供电电压、控制信号同步直接串联接入电路中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多数个LED模块供电电压并联、控制信号串联接入电路中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多数个LED模块供电电压先并后串、控制信号全部串联接入电路中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多数个LED模块供电电压先串后并控制信号全部串联接入电路中。

进一步而言，上述技术方案中，任意两个LED模块之间的数据信号连接采取控制电路内部电容隔直处理不构成共地关联。

本实用新型采用上述技术方案后，开关管接收到输出驱动电路中的RGB灰度数据的信号控制自身导通，通过PWM的占空比控制开关管的导通时间。当开关管导通时,对应的LED芯片关闭，电流全部通过开关管流入恒流源。当开关管占空比为50％时，开关管和对应的LED芯片分别流过恒流源限定电流的一半。从而通过改变PWM的占空比可以改变对应LED的灰度数据，同时不会改变整个通道中流过的总电流。这样，电路中不管LED芯片出于何种灰度数据，由于该实用型电路开关管与LED芯片之间存在并联关系，可以保证流过该电路中电流保持恒定，线路上由于电流恒定无纹波产生。同时可以串联或并联多组该电路组成的像素点，根据串联该电路的数量，供电电压可以做到更高。同时电路中稳压保护电路可防止该电路中其它部分损坏时不影响整个产品损坏。同时信号的传输更加稳定，从而令产品稳定性进一步提高。

附图说明

图1为现有技术中LED模块原理图；

图2为本实用新型内部电路原理图；

图3为本实用新型结构示意图；

图4为本实用新型中LED模块的应用于多路串联模式的电路图；

图5为本实用新型中LED模块的应用于多路并联模式的电路图；

图6为本实用新型中LED模块的应用于多路先并后串模式的电路图；

图7为本实用新型中LED模块的应用于多路先串后并模式的电路图；

图8为本实用新型中LED模块应用于三串12V供电电压的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

本实用新型为一种可任意串并的数字LED模块，该LED模块通过串行控制信号实现对内部每个LED芯片的控制，从而实现整个LED模块颜色亮度的变化。

见图2所示，本实用新型包括：控制电路1以及多个LED芯片(本实施例中为LED1、LED2、LED3)。所述的控制电路1包括：位于供电电路正负电极之间的稳压保护电路10；用于传输串行通信信号的数据隔离提取电路11、数据整形电路12、串行解码电路13、基准频率产生电路14、基准电压电路15、PWM控制电路16、输出驱动电路17、以及控制LED芯片的开关管。

图2中，该控制电路中的供电电路正极为VCC、供电电路负极为GND(即接地)、信号输入端为DI、信号输出端为DO。使用时，将LED模块的供电电路正极VCC、供电电路负极GND与外部供电电压连接，连接方式可以是并联，也可以是串联，具体连接方式后面将详细说明。外部的控制器发出的串行控制信号将由信号输入端DI输入，由信号输出端DO输出。

所述的LED芯片与对应的开关管采用并联连接，即图2中的LED1、LED2、LED3的正极与供电电路正极VCC相连，同时，LED1、LED2、LED3分别与对应一个开关管Q1、Q2、Q3并联。具体而言，所述的LED1、LED2、LED3正极与供电电路正极VCC相连，LED1、LED2、LED3的负极与对应开关管Q1、Q2、Q3的漏极相连；开关管Q1、Q2、Q3的源极与供电电路正极VCC相连，开关管Q1、Q2、Q3的漏极还与一恒流源连接，该恒流源可以控制每路LED流过电流。开关管Q1、Q2、Q3栅极与输出驱动电路17连接，通过接受输出驱动电路17的PWM的占空比控制开关管的导通时间，控制LED芯片自身的导通以及灰度数值。例如，当开关管导通时，LED芯片关闭，电流全部通过开关管流入恒流源，当开关管占空比50％时，开关管和LED芯片各流过恒流源限定电流的一半，通过更改PWM占空比可以更改LED的灰度数据，且不改变整个通道中流过的总电流。三个开关管分别控制三个LED芯片。通过相同方式进行工作，使该电路中不管LED芯片处于何种灰度数据，电路中电流恒定。

所述位于供电电路正、负电极VCC、GND之间的稳压保护电路10是可以在该电路其他部分失效时保证该电路供电电路正极VCC与供电电路负极GND之间电压恒定，从而有效的保护在任意串并联联结方式中整个电路系统正常工作。一般所述的稳压保护电路可采用电容。

如图2所示，LED模块工作时，外部的控制器或上一个LED模块控制信号数据经信号输入端DI输入至数据隔离提取电路11，经过隔离后将需要的数据提取出，其中一部分数据通过数据整形电路12传输到该LED模块的信号输出端DO，至下一个LED模块使用。另一部分数据输入至串行解码电路13，经过解码后控制LED开关和亮度。

该LED模块工作时，外部串行通信信号通过数据隔离提取电路11提取后，通过串行解码电路13解码，同时通过基准频率产生电路14、PWM控制电路16将控制信号传输至输出驱动电路17。输出驱动电路17制定RGB灰度数据，通过RGB灰度数据控制开关管Q1、Q2、Q3实现对对应LED芯片开关以及灰度控制。具体方式如下：开关管Q1、Q2、Q3接受RGB灰度数据的信号控制自身导通，通过PWM的占空比控制开关管的导通时间。当开关管导通时,对应的LED芯片关闭，电流全部通过开关管流入恒流源。当开关管占空比为50％时，开关管和对应的LED芯片分别流过恒流源限定电流的一半。从而通过改变PWM的占空比可以改变对应LED的灰度数据，同时不会改变整个通道中流过的总电流。这样，电路中不管LED芯片出于何种灰度数据，电路中的电流恒定。

见图3所示，这是本实用新型LED模块的结构示意图，其是将控制电路1以及RGB三色的LED芯片(LED1、LED2、LED3)集成在一个模块中，形成所述的LED模块，即直接加工成内部具有控制电路1和LED芯片的集成模块。该LED模块可以作为一个可控的像素点，应用在LED显示板等产品中。如上所述，该LED模块具有四个引脚分别为：供电电路正极引脚VCC、供电电路负极引脚GND、信号输入引脚DI和信号输出引脚DO。整个模块结构简单，便于后续的串并联结。

由于开关管与LED芯片之间存在并联关系，可以保证流过该电路中电流保持恒定，线路上由于电流恒定无纹波产生。另外，整个LED模块可以串联或并联多组电路组成的像素点.根据串联该电路的数量，供电电压可以做到更高。同时电路中稳压保护电路可防止该电路中其它部分损坏时不影响整个产品损坏。

本实用新型的LED模块可应用于一个LED发光控制电路中，该电路可用于LED现实屏幕中，每个LED模块作为显示屏的一个像素点。见图4所示，这是将LED模块应用于多路串联模式的发光控制电路图。在本实施例中，将若干的LED模块直接串联起来，即多个LED模块供电电压并联、控制信号串联接入电路中。具体而言，第一个LED模块的供电电路正极VCC与整个电路的供电电路正极连接，第一个LED模块的供电电路负极GND与第二个LED模块的供电电路正极VCC连接，如此依次连接，直至最后一个LED模块的供电电路负极GND与整个电路的供电电路负极GND连接，从而形成多个LED模块供电电压并联接入电路中。信号连接及传输方式为：第一个LED模块的信号输入端DI与电路中串行信号控制器信号输出端DAT连接，第一个LED模块的信号输出端DO与第二个LED模块的信号输入端DI连接，如此依次连接，直至最后一个LED模块接收到上一个模块的输出的控制信号，从而形成多个LED模块控制信号串联接入电路中。

见图5所示，这是将LED模块应用于多路并联模式的电路图，即所述的多数个LED模块供电电压先并后串、控制信号全部串联接入电路中。另外，也可以将LED模块应用于多路先并后串模式的电路图，即所述的多数个LED模块供电电压先串后并，控制信号全部串联接入电路中，如图6所示。也可以将LED模块应用于多路先串后并模式的电路图，即所述的多数个LED模块供电电压先串后并，控制信号全部串联接入电路中，如图7所示。

见图8所示，其是将三个LED模块1、LED模块2、LED模块3应用于三串12V供电电压的电路图。其中的LED模块接收外部控制器或上一个LED模块的信号后，结合图2和图8所示，内部控制电路1中的数据隔离提取电路11先将TTL数据提取出来，再通过处理将TTL数据的参考地转换成该LED模块的参考地。假如控制器输出的信号是幅度为5V的TTL数据，LED模块1接收信号幅度为5V信号地为系统GND的TTL数据，经过控制电路1内部隔离处理电路后，转换成一个直流分量为8V的信号，由于本身LED模块1串联在电路中，LED模块1的GND相对与系统GND直流电压为8V，该控制信号若以LED模块1的GND为参考，数据则是标准幅度为5V的TTL数据。若以系统GND为参考，则是一个直流分量为8V的控制信号，不管外部供电电压如何变化，相对于LED模块1的参考电压都保持不变。

不论采用上述哪种连接方式，所述的整个电路中，任意两个LED模块之间的数据信号连接采取控制电路内部通过电容隔离处理，从而不构成共地关联。通过电容隔离控制信号，避免控制信号发生紊乱。

同时由于每个LED模块中的控制电路1中，其供电正极与供电负极之间还存在一组稳压保护电路10。稳压保护电路10可以在该控制电路1其它部分失效时保证该电路中供电正极与供电负极之间电压恒定。从而有效保证在任意串并联结构中整个系统的正常工作。结合图8的实施例而言，外部电源电压12V串三个LED模块，当其中第一个LED模块1内的某个功能电路损坏后，其内部的稳压保护电路10将启动，将稳定损坏的LED模块VCC与GND之间的电压，以保证剩余两颗LED模块2、LED模块3的VCC与GND之间电压不至于太大而损坏。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种可任意串并的数字LED模块，包括：控制电路以及多个LED芯片，其特征在于：所述的控制电路包括：位于供电电路正负电极之间的稳压保护电路；用于传输串行通信信号的数据隔离提取电路、数据整形电路、串行解码电路、基准频率产生电路、基准电压电路、PWM控制电路、输出驱动电路，以及用于控制LED芯片的开关管，

所述的LED芯片与对应的开关管采用并联连接，即所述的LED芯片的正极与供电电源正相连，LED芯片的负极与开关管的漏极相连；开关管的源极与供电电路正极相连，开关管的漏极与一恒流源连接，开关管的栅极与输出驱动电路连接，通过接受输出驱动电路的PWM的占空比控制开关管的导通时间，控制LED芯片自身的导通以及灰度数值。

2.根据权利要求1所述的一种可任意串并的数字LED模块，其特征在于：所述的LED芯片具有三个，分别为RGB三色LED芯片，每个LED芯片对应与一个开关管并联。

3.根据权利要求1所述的一种可任意串并的数字LED模块，其特征在于：所述的控制电路与RGB三色LED芯片集成封装于一个模块中，形成所述的LED模块。

4.根据权利要求3所述的一种可任意串并的数字LED模块，其特征在于：多数个LED模块中供电电路的供电电压、控制信号同步直接串联接入电路中。

5.根据权利要求3所述的一种可任意串并的数字LED模块，其特征在于：多数个LED模块中供电电路的供电电压并联、控制信号串联接入电路中。

6.根据权利要求3所述的一种可任意串并的数字LED模块，其特征在于：多数个LED模块中供电电路的供电电压先并后串、控制信号全部串联接入电路中。

7.根据权利要求3所述的一种可任意串并的数字LED模块，其特征在于：多数个LED模块中供电电路的供电电压先串后并，控制信号全部串联接入电路中。

8.根据权利要求4-7中任意一项所述的一种可任意串并的数字LED模块，其特征在于：任意两个LED模块之间的数据信号连接采取控制电路内部电容隔离处理不构成共地关联。

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